典型國家部門石油消費軌跡及對中國的啟示

鄒 愉, 王高尚, 于汶加, 林 建

1)中國地質大學(北京), 北京 100083;

2)中國地質科學院全球礦產資源戰略研究中心, 北京 100037

典型國家部門石油消費軌跡及對中國的啟示

鄒 愉1,2), 王高尚2), 于汶加2), 林 建1,2)

1)中國地質大學(北京), 北京 100083;

2)中國地質科學院全球礦產資源戰略研究中心, 北京 100037

本文通過分析發達國家部門石油消費歷史, 系統揭示了各部門消費具有如下軌跡: 工業、商業和民用部門呈倒“U”形變化, 工業部門在人均GDP10000～13000美元到達消費頂點, 民用部門頂點出現在人均GDP 11000～15000美元, 商業則在人均15000～20000美元時到達消費峰值區。交通部門呈“S”形軌跡變化, 消費量已占石油總消費的60%, 消費頂點對應的人均GDP在 20000～22000美元之間; 工業-民用-商業-交通各部門消費頂點呈波次性出現。以發達國家石油部門消費軌跡為基礎, 結合中國消費現狀, 指出中國各部門石油消費仍沿著發達國家的消費軌跡呈上升趨勢; 對交通部門的分析表明, 發達國家的石油消費模式對中國而言不可持續, 必須通過節能降耗、科技創新等有效手段, 從根本上轉變消費模式, 積極走新型發展之路。

石油; 部門石油消費; 消費軌跡

2009年全球石油消費總量38.8億噸, 占全球一次能源消費量的34.8%(BP, 2010), 是全球消費量最大的能源。從20世紀中葉石油大規模利用以來, 其在大多數發達國家的能源消費結構中占據主導地位,對發達國家部門石油消費軌跡的研究能夠從一個側面了解和印證各國能源部門消費變化趨勢; 而對于石油在交通等低替代性部門消費軌跡的總結, 則對分析我國未來交通部門能源消費趨勢具有借鑒和參考意義。

20世紀 70、80年代, 國外在經歷石油危機后,開始對石油消費加大研究力度。對石油部門消費的研究多采用數學模型, 進行單部門研究。George Kouris(1982)從交通部門不同種類的交通工具角度,建立了五個方程模型去模擬未來的石油需求; O. A. Nekrasova(1991)則建立仿真模型, 分析社會、經濟、技術水平和能源消費結構等因素對民用和商業部門能源消費的影響; 另外, Anthony E. Bopp(1984)從石油消費結構去分析石油消費的變化, 指出了石油事件和石油節約對消費的影響。這些研究多集中在分析影響部門石油消費的因素上, 鮮有從經濟發展水平的角度去分析石油部門消費軌跡。

20個世紀90年代, 國內對石油的研究逐漸增多,涉及到部門的研究在角度和方法上各不相同。朱康福(1994)從消費變化的角度去分析終端消費趨勢并提出了對策; 李小地(2006)以研究發達國家的石油政策角度去分析政策對部門石油消費的影響; 王高尚等(2002)、劉宏杰(2007)和王安建等(2010)選取不同參數或運用計量經濟學方法去建立模型預測我國石油需求。另外, 有學者從國家經濟發展的角度分析了總能源的部門消費, 并總結出總能源部門終端消費規律(王安建等, 2008, 2010; 王安建, 2010; 王高尚等, 2002; 于汶加等, 2010; 徐銘辰等, 2010; 李銘等, 2010; 林建等, 2010; 張照志等, 2010; 李玉喜等, 2009)。

總之, 從國內外研究現狀看, 發達國家部門石油消費歷史軌跡尚有待進一步系統研究。

本文將對典型發達國家工業、民用、商業、交通四個石油消費的主要部門進行消費軌跡分析和總結, 結合我國各部門石油消費現狀, 分析我國石油部門消費趨勢。

1 典型國家部門石油消費軌跡分析

1.1 典型國家石油消費分析

20世紀中葉, 石油在發達國家大規模利用, 到20世紀60年代石油在OECD國家能源消費結構中所占的比例達到 40.1%(IEA, 2010), 超過煤炭成為消費量最大的能源, 也標志著人類能源消費進入以石油為主的多元化時代。到 20世紀 70年代, 主要發達國家石油在能源結構中的比率均呈快速上升,美國一直維持在 40%～50%。兩次石油危機的爆發使全球主要發達國家經濟受到重創, 發達國家開始采取各種措施降低對石油的依賴。隨著全球科技的不斷進步, 天然氣、核能、水電以及各類新能源在能源消費中的比例不斷提高, 而近年來石油價格的巨幅波動也使其在能源消費結構中的比例進一步降低, 2009年石油在 OECD一次能源的比例降低到37.2%(IEA, 2010), 盡管如此, 石油仍就是最重要的能源(圖1)。

從發達國家石油人均消費變化看, 隨著人均GDP的增長, 發達國家人均石油消費呈“S”形軌跡變化。在人均GDP小于10000美元時, 人均石油消費快速上升, 在人均GDP13000～15000美元達到峰值。隨后人均消費在一個窄幅的區間內上下波動(圖2)。大部分發達國家人均石油消費頂點為1～2噸油當量, 只有美國和加拿大人均石油消費頂點超過 3噸油當量。

1.2 典型國家部門石油消費軌跡分析

隨著國家經濟的發展, 石油在各部門中消費的比例不斷變化。1960年, OECD各部門中, 交通為47.6%, 工業為 20.7%, 民用為 12%, 其他部門均小于10%。經歷70年代石油危機后, 石油在非能源利用和交通部門消費比例快速上升, 工業、商業和民用的比例持續下降。2008年, 交通為62.6%, 非能源利用為18.3%, 其他部門在2%至7%之間(圖3)。

研究表明, 隨著經濟的增長人均石油消費在各部門呈不同軌跡變化。工業、商業和民用部門呈倒“U”形軌跡, 交通部門則表現為“S”形軌跡。各部門先后到達消費峰值, 其中工業部門石油消費首先到達頂點, 其次是民用部門, 再次是商業部門,最后是交通部門到達頂點, 表現出石油部門消費波次性的序列變化(圖4, 5, 6, 7)。

圖1 主要發達國家石油在能源結構中的變化趨勢(來源: 國際能源機構(IEA ), 2010)Fig. 1 Oil variation trend in the energy structure of major developed countries (Source: International Energy Agency(IEA), 2010)

圖2 人均石油消費與人均GDP軌跡(來源: IEA, 2010; 格羅寧根增長和發展中心(GGDC), 2010)Fig. 2 Track of per capita oil consumption and per capita GDP (Source: IEA, 2010; The Groningen Growth and Development Centre(GGDC), 2010)

(1)工業部門石油消費分析

隨著各國經濟社會的發展, 工業部門人均石油消費呈倒“U”形軌跡變化。快速增長區域位于人均GDP5000～10000美元; 消費峰值區域在人均GDP10000～13000美元, 人均石油消費量在 330～480千克油當量; 其后開始快速下降, 到達人均GDP20000美元時趨于平穩, 人均消費量介于100～200千克油當量之間(圖4)。

圖3 OECD部門石油消費比例變化(來源: IEA, 2010)Fig. 3 Change of oil consumption percentage in OECD sector (Source: IEA, 2010)

圖4 典型國家工業部門石油消費軌跡(來源: IEA, 2010; GGDC, 2010)Fig. 4 Oil consumption trend of industrial sector in typical countries (Source: IEA, 2010; GGDC, 2010)

圖5 典型國家交通部門石油消費軌跡(來源: IEA, 2010; GGDC, 2010)Fig. 5 Oil consumption trend of transport sector in typical countries (Source: IEA, 2010; GGDC, 2010)

研究表明, 發達國家石油消費的峰期大多處于20世紀 70年代, 其原因在于, 一方面石油危機后,各國相繼出臺一系列石油消費政策和措施, 以減少對石油的依賴, 從而使替代能源快速得以發展, 石油消費有所下降; 另一方面, 大多數發達國家當時已基本完成工業化, 石油危機促使各國加速產業調整, 逐漸降低工業在產業結構中的比例, 從而使工業部門的石油消費量快速下降。

(2)交通部門石油消費分析

圖6 典型國家商業部門石油消費軌跡(來源: IEA, 2010; GGDC, 2010)Fig. 6 Oil consumption trend of commercial sector in typical countries (Source: IEA, 2010; GGDC, 2010)

圖7 典型國家民用部門石油消費軌跡(來源: IEA, 2010; GGDC, 2010)Fig. 7 Oil consumption trend of residential sector in typical countries (Source: IEA, 2010; GGDC, 2010)

目前, 發達國家交通部門石油消費在石油部門消費中占據主導地位, 比例達到一半以上, 鑒于未來10年石油在交通部門能源消費中的低替代性, 使其重要性更加突出。對眾多發達國家交通部門人均石油消費的研究表明, 隨著人均GDP的變化, 人均石油消費關系呈“S”形軌跡變化, 消費峰值位于人均GDP20000～22000美元之間(圖5)。人均石油消費峰值在各個國家中差異較大, 以美國、加拿大和澳大利亞為代表的高消耗型, 其峰值區的人均石油消費量均大于1300千克油當量, 美國甚至達到2000千克油當量。以英、法、德、日為代表的低消耗型。峰值區的人均石油消費為700～1000千克油當量。

發達國家交通部門人均石油消費的“S”形軌跡是由于隨著工業化城鎮化的發展, 人民生活水平得到極大提高, 汽車保有量持續上升, 運輸業快速增長, 從而導致了交通部門石油消費持續增長。隨著發達國家汽車保有量的逐漸飽和和運輸業發展的減速, 大部分發達國家的交通部門石油消費趨近于零增長。

(3) 商業部門石油消費分析

商業部門人均石油消費與人均 GDP呈三種形態(圖6): ①以法國和加拿大為代表的高消耗倒“U”形軌跡, 人均石油消費初始階段迅速上升, 達到頂點, 隨后緩慢下降。快速增長區域在人均GDP9000～120000美元, 消費峰值區域位于人均GDP13000～15000美元之間, 人均石油消費在340～500千克油當量。②以美國、日本和英國為代表的低消耗倒“U”形軌跡, 人均石油消費緩慢增長,達到頂點后, 緩慢下降, 維持在一段區域內。消費峰值位于人均GDP15000～20000美元之間, 人均石油消費在 200千克油當量。③以意大利和澳大利亞為代表的平穩型。其特點是人均石油消費變化幅度很小, 人均消費量小于50千克油當量。

盡管各國商業部門石油消費的峰值存在較大差異, 但隨著消費量的不斷下降, 各國商業部門人均石油消費量逐步與低消耗國家趨于一致。

(4)民用部門石油消費分析

與商業部門人均石油消費軌跡類似, 民用部門人均石油消費與人均GDP呈高消耗倒“U”形軌跡和低消耗倒“U”形軌跡。高消耗型以加拿大和德國為代表, 峰值的人均石油消費量均大于 350千克油當量, 峰值對應的人均GDP為11000～15000美元。低消耗型以日本和英國為代表, 在到達頂點后, 波動很小, 軌跡趨于平緩。人均消費量均小于 100千克油當量, 消費峰值區域位于人均 GDP12000～14000美元之間(圖7)。各個國家民用部門的石油消費特點與其自身的消費理念和經濟發展水平有著密切的關聯, 尤其是隨著科學技術的進步, 石油利用效率得到極大的提高, 高消耗國家人均消費迅速下降, 與低消耗國家的人均消費水平趨于相同。

從發達國家各部門消費軌跡的變化可以看到,其消費頂點從工業—民用—商業—交通依次出現,表現出波次遞進性的特征。

2 中國部門石油消費趨勢分析

2.1 中國石油消費歷史

在中國能源消費結構中, 煤炭一直居首要地位,這與我國煤炭資源豐富有關。1953年, 煤炭比例為94.3%, 石油為 3.8%(國家統計局國民經濟綜合統計司, 2010)。隨著60年代油氣資源開發力度加大, 能源消費結構發生較大變化。2008年, 煤炭比例為68.7%, 石油為18.7%, 天然氣為3.8%, 其他能源為8.9%(圖8)。預計未來20年石油仍將在中國能源消費結構中占據僅次于煤炭的主要位置(王安建等, 2008)。

2007年, 中國石油部門消費中, 交通部門占42.3%, 非能源利用23.6%, 工業12.8%, 民用6.9%,商業 7.3%。交通部門和非能源利用占據了 2/3。從部門消費歷史變化來看, 1978年以前, 各部門石油消費相對保持穩定, 工業維持在 50%～55%, 交通保持在20%, 民用、商業和非能源利用均小于8%。1978年后, 工業比例迅速下降, 交通部門快速上升,民用和商業部門比例緩慢上升(圖8)。

2.2 中國部門石油消費軌跡及趨勢分析

隨著經濟的增長, 中國各部門石油消費基本呈近線性增長。其中以交通部門增長較快, 工業、商業和民用部門變化幅度不大。

目前, 中國工業、商業和民用部門人均石油消費均小于30千克油當量, 處于較低水平(圖9)。中國工業部門與典型國家消費軌跡相比, 在人均6000美元之前, 石油消費軌跡趨近于發達國家中的低消耗型。發達國家的工業、民用和商業部門的消費軌跡都有共同的特點, 在經歷了人均消費高峰以后, 都下降到一個較為平穩的低消耗水平。中國未來石油部門消費要走低消耗的發展道路, 需要進一步提高能源利用效率, 積極推進新能源開發和利用, 降低人均石油消費峰值。

圖8 中國部門石油消費比例變化(來源: IEA, 2010)Fig. 8 Change of China’s sectorial oil consumption percentage (Source: IEA, 2010)

圖9 中國部門石油消費軌跡(來源: IEA, 2010; GGDC, 2010)Fig. 9 Sectorial oil consumption trend in China (Source: IEA, 2010; GGDC, 2010)

中國交通部門人均石油消費與人均 GDP呈近線性關系, 人均消費量從1971年的8千克油當量增加到2007年的100千克油當量(圖9)。在部門石油消費結構中的比例從 20%上升到 42.3%。其歷史消費軌跡與以英、法、德、日為代表的低能耗國家趨于一致。

到2020年, 假如中國仍舊沿著發達國家交通部門石油消費的軌跡前行, 按照屆時中國的人均 GDP將達 12000美元計算, 相同發展程度日本交通部門石油消費是 430千克油當量; 如果考慮到科技進步和節能降耗的因素, 考慮到目前相同發展階段的消費差異, 測得折算系數為0.571, 則2020年中國的交通部門人均石油消費將達 245千克油當量, 按照2020年人口14.3億計算, 交通部門石油消費總量將達3.5億噸。

以當前中國石油供需狀況來看, 2009年中國生產石油1.89億噸, 進口石油約2.04億噸, 中國石油消費的進口依存度已達 52%。中國石油產量峰值預計不超過2億噸, 如2020年交通部門石油消費達3.5億噸, 顯然對中國的石油供應而言是不可持續的。為此, 中國需要合理降低交通發展對石油資源的占用與消耗, 減輕對石油的依賴程度, 走一條既能滿足經濟社會發展, 又能實現低能耗、低污染、低資源占用的低碳發展道路(周偉等, 2005)。對此, 建議從以下三方面著手: ①大力發展公共交通, 確立以公共交通為主體的綜合交通體系; 加速軌道交通建設, 推動高鐵, 航空等行業的發展, 提升低消耗交通工具的比例。②加大技術研究開發力度, 提高石油的利用效率, 提高燃油經濟性, 降低汽車的單車油消耗量。③鼓勵替代能源的開發利用, 鼓勵高能效的新能源汽車行業發展。

3 結論

(1)通過分析發達國家石油部門消費歷史, 系統揭示了各部門消費的軌跡, 其中工業、商業和民用部門呈倒“U”形變化, 工業部門在人均GDP10000～13000美元到達消費頂點, 民用部門頂點出現在人均GDP11000～15000美元, 商業則在人均15000～20000美元時到達消費峰值區。交通部門消費呈“S”形軌跡變化, 頂點在人均GDP20000～22000美元之間。

(2)石油部門消費頂點到來的先后順序體現出石油消費軌跡變化的時間序列: 工業部門處于第一波次, 其次是民用部門, 再次是商業部門, 交通部門則最后到達消費頂點。不同部門石油消費波次性的變化與國家經濟發展到不同階段相關聯。

(3)中國石油各部門消費仍舊沿著發達國家的消費軌跡, 且處于上升階段。以交通部門為例, 通過定量分析說明依照發達國家消費軌跡, 中國石油消費很難持續發展, 必須大力發展公共交通、節能降耗和科技創新等, 從根本上轉變消費模式。

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An Analysis of Sectorial Oil Consumption Track in Typical Countries and Its Implications to China’s Trend

ZOU Yu1,2), WANG Gao-shang2), YU Wen-jia2), LIN Jian1,2)
1) China University of Geosciences, Beijing 100083;
2) Research Center for Strategy of Global Mineral Resources, CAGS, Beijing 100037

Based on the track analysis of the sectorial oil consumption in developed countries, this paper systemically reveals the track of oil consumption in various sectors, i.e., industrial, commercial and residential sectors, which assume inverted "U"-shaped variations. The oil consumption peaks of the industrial sector are in the range of USD$10000~13000 per capita GDP, the consumption peaks of the residential sector is in the range of $11000-15000, and consumption peaks of the commercial sector is in the range of $15000-20000. The oil consumption of the transportation sector assumes “S”-shaped variation and accounts for 60% of the total oil consumption, and its peak is around $20000~22000 per capita GDP. The consumption peaks of industrial-residentialcommercial-transport departments occur in the form of waves. According to the sectorial oil consumption tracks in developed countries in combination with China's oil consumption status, this paper holds that China's oil consumption sectors will show an upward trend. Also, an analysis of the transportation sector demonstrates that, if China extends the developed countries’ consumption path, the development will not be sustainable. Therefore, we must convert our development pattern to energy saving, science and technological innovation as soon as possible.

oil; sectorial oil consumption; consumption track

F113.3; F113.4; F113.2

A

1006-3021(2010)05-666-07

本文由地質調查項目(編號: N0702)和中央公益性院所基金項目(編號: YWF0906)聯合資助。

2010-07-26; 改回日期: 2010-08-30。

鄒愉, 男, 1984年生。碩士。從事礦產資源評價、國土資源信息及資源經濟、資源戰略研究。通訊地址: 100037, 北京市西城區百萬莊大街26號。電話: 010-68999655。E-mail: zouyu-0504@163.com。